Porpoising: perché le monoposto di Formula 1 saltellano sul rettilineo?

In questi giorni avrete sicuramente sentito parlare di un effetto particolare che fa saltellare le monoposto di Formula 1 sui rettilinei. Si chiama porpoising. Si tratta di una cosa che negli ultimi 40 anni era addirittura scomparsa ma che, con l’avvento delle vetture con la nuova aerodinamica, è tornata in auge. In questi giorni in cui si sono tenuti i test pre-stagionali di Formula 1, abbiamo avuto la possibilità di rivedere alcuni slow-motion con queste vetture saltellanti. Le varie squadre si sono lamentate di ciò sin dal primo giorno. Il motivo dell’esistenza di questo fenomeno è strettamente legato all’effetto suolo, introdotto nuovamente quest’anno. Il pilota avverte alle alte velocità dei forti rimbalzi sulle sospensioni.

Perché avviene il Porpoising

La causa di ciò è prettamente aerodinamica. Il bordo d’attacco del fondo vettura e l’ala anteriore (di cui ne abbiamo parlato ampiamente in questo articolo) vengono spinti sempre più verso al suolo all’aumentare del carico aerodinamico che agisce su di esso. Più si avvicina al suolo, e quindi maggiore è la velocità di avanzamento della vettura, più potente è l’effetto suolo poiché il flusso d’aria aumenta sempre più la sua velocità attraverso lo spazio che si restringe.

Ciò aumenta la differenza di pressione tra la superficie inferiore e quella superiore, aumentando ulteriormente il carico aerodinamico fino allo stallo del diffusore stesso. A quel punto, gran parte del carico viene improvvisamente rilasciato, la parte anteriore dell’auto si solleva improvvisamente in risposta, il che consente all’effetto suolo di ricominciare a funzionare solo una volta che l’auto si è sollevata. Principalmente succede che, essendo l’auto troppo vicina al suolo, l’aria che prima passava dai lati per formare i vortici nel diffusore non riesce più a farlo. Il diffusore a quel punto va in stallo, il flusso si distacca e si perde il carico aerodinamico. Con una riduzione della compressione delle sospensioni l’auto viene spinta verso l’alto. A quel punto, una volta raggiunta l’altezza originale, l’auto viene rischiacciata verso il suolo per l’effetto suolo e ricomincia il fenomeno. Questo si ripete ciclicamente fino al momento in cui il pilota inizia a frenare per prepararsi all’ingresso della curva.

Con molto più carico aerodinamico sottoscocca, sospensioni più rigide e pneumatici più rigidi (l’incremento delle dimensioni dei cerchi da 13 a 18 pollici ha ridotto l’effetto ammortizzante della vettura) il problema è tornato. Nessuna delle squadre aveva visto questo effetto nella simulazione. Risulta estremamente complesso in galleria del vento modellare accuratamente la dinamica delle molle e degli ammortizzatori. Le auto che subiscono l’effetto del porpoising rischiano di danneggiare il fondo, in quanto la monoposto sbatte violentemente sull’asfalto in maniera ciclica. Aprendo il DRS, si può ridurre questo fenomeno in quanto si riduce il carico aerodinamico e non si arriva al punto per cui l’auto si incolla eccessivamente sull’asfalto.

Come limitare questo fenomeno

Ancora una volta, la giusta soluzione non esiste: bisognerebbe trovare un compromesso. Idealmente si dovrebbe sollevare l’auto da terra, ma a quel punto si ridurrebbe il carico aerodinamico. Ciò si traduce in una monoposto più lenta e addio titolo mondiale. Ai tempi in cui era concesso il suo utilizzo, sarebbe stato utile il mass damper, ma in Formula 1 è stato ampiamente vietato.

Il parametro su cui si può “giocare” riguarda il lato delle sospensioni. Quindi i meccanici possono agire sull’altezza da terra delle sospensioni e sulla loro rigidità. Sui circuiti che hanno lunghi rettilinei come ad esempio in Bahrain (dove si aprirà il mondiale 2022 di Formula 1), a Monza, ma anche in Azerbaijan, non è proprio il massimo per piloti e vetture, soprattutto quando la domenica bisogna percorrere oltre 50 giri di fila. Sul circuito di Jeddah, poi, avere quei saltellamenti ad elevata velocità mentre si sfreccia sui 300 km/h a pochi centimetri dalle barriere non sarà proprio il massimo. Qui sotto riportiamo il video della Ferrari di Leclerc sottoposta a Porpoising.